芯片,作为电子设备的心脏,其内部集成了数以亿计的晶体管和其他电子元件,制作过程非常复杂。今天,就让我们大致了解下整个半导体产业链中的一个环节-封装。封装,简单地说就是将芯片(集成电路)封装在外部包装中,以保护芯片并便于与外部电路连接。
首先,我们一起了解下芯片的组成部分。以传统封装为例,一颗完整的芯片由6个部分组成,分别是裸Die、引线框架(lead frame)、银胶(Epoxy)、金属线材(Wire)、塑封料(compound)以及锡球(Solder)(引脚焊锡)。接下来我们看下这些原材料是如何一步一步成长的!
研磨&切割(BG&DS):晶圆(Wafer)来料后,需要对背面进行研磨到所需要的厚度。然后在背面贴膜(BlueTape),正面沿表面切割道进行切割,将整片晶圆分割成一个个独立的小单元,也可以称之为Die。
装片(Die Bond):在引线框架(lead frame)上点上银胶,通过顶针和吸嘴作用将Die从蓝膜(Blue Tape)上取下放置于已经点好胶的lead frame上,等胶水固化,Die和lead frame的底部就粘接在一起了。
键合(Wire Bond):使用金属线(通常是合金线)通过劈刀高温将突出部分熔化,在表面张力的作用下形成一个球。然后使用毛细管分离器将球压入裸Die焊盘(也称PAD),形成第一焊点。然后将弯曲的金属线从第一焊点拉出,并压合到lead frame相应位置,斜切断形成鱼尾。然后形成另一个新球以用作下一个球的第一球焊点。如此反复作业,完成键合。
塑封(Molding):将已经完成键合的框架放入塑封模具中后合模,同时向模具孔中添加塑封料(Compound),高温下,塑封料开始熔化,顺着轨道流向模具内部,逐渐覆盖Die直至完全包裹完毕,成型固化。
电镀(Plating):利用金属和化学的方法,将lead frame放入电镀槽中并在其表面镀上一层锡,防止芯片引脚受外界环境影响,同时增强芯片的可焊性及导电性。
打印(Marking):在芯片的正面或背面通过镭射或激光印上特定的字符,用于后续追溯产品的相关信息。
切筋成型(Trim Form):将整条框架放入切筋模具中,通过切筋刀具对其进行切割,分割成一个个单独的Unit(IC),依据不同的模具与lead frame搭配可切割成不同的封装形式。
切筋之后一颗芯片的封装过程基本就完成了,后续还需要对芯片进行OS或FT功能测试,筛出制程中的不良品,确保出厂后的IC都是能够正常烧录、工作的。然后进行包装出货。